1.- Problemas Motores Térmicos

UNIVERSIDAD CARLOS iii DE MADRID |
TERMODINAMICA |
1.- Problemas motores térmicos |
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Miguel |
31/08/2009 |

[ D:\Miguel\Apuntes\Termodinamica-Motores\Motores termicos\Problemas motores termicos.docx ]

Para la resolución de los problemas se ha empleado el Mathematica 6.0.1 y el paquete desarrollado en sustitución de los diagramas de Mollier e Izart y de las tablas de vapor deagua. Este paquete se encuentra en <<Calor`VaporAgua`. En el subdirectorio Apuntes\Calor se encuentran los documentos que explican cómo utilizar este paquete. |

Problema [ 1 ]
A través de una turbina adiabática y en estado estacionario fluye vapor. El vapor entra a la turbina a 10 MPa y450ºC y con una velocidad de 10 m/s, y sale a 10 kPa, con una calidad o título de vapor del 92% y unavelocidad de100 m/s. Sabiendo que el gasto másico a través de la turbina es de 1’2 kg/s, determine:
a) La variación de la energía cinética específica del vapor entre la entrada y la salida.
b) La variación de la entalpía específica del vapor entre la entrada y la salida.
c) Compare los dos resultados anteriores y comente la importancia relativa de las dos variaciones.
d) Potencia extraída de laturbina.
e) Área de los orificios de entrada y de salida de la turbina. Observe cuál es mayor y comente las causas.
f) Calcule el par proporcionado por la turbina si gira a 1000rpm.

Re: +4.95kJlkg, –847.7kJlkg, 1.0113MW, 35.7cm2, 0.162m2, 9657.2N·m

| Datos del problema en el sistema internacional de unidades. |

| Variación de energía cinética específica (para la unidad de masa)entre la entrada y la salida, expresada en Julios. |

Al obtener las propiedades termodinámicas del vapor de agua en los dos estados, ha de tenerse en cuenta las unidades en las que deben expresarse la temperatura (ºK) y la presión (MPa).

| Variación de la entalpía entre el estado 2 y el estado 1, expresada en kJ/kg. |

| Potencia de la turbina en kw. |

| De las propiedadestermodinámicas del vapor de agua deducimos los volúmenes específicos correspondientes a cada estado, expresados en m3/kg. |

| Como conocemos el gasto (constante a la entrada y a la salida), podemos calcular el caudal en ambos extremos (distinto valor). |

| Sabiendo que Caudal=Sección*Velocidad, despejamos la sección en cada uno de los extremos.Valores en m2. |

| De la ecuación , expresándolosen unidades coherentes. |
Problema [ 2 ]
A una turbina entra vapor a través de un conducto de 0,2 m de diámetro. La velocidad del vapor es 100m/s, su presión es 14 MPa, y su temperatura es 600ºC. El vapor sale de la turbina a través de un conducto de 0,8 m de diámetro con una presión de 500 kPa y una temperatura de 180ºC. Para la operación en situación estacionaria, determine:
a) La velocidaddel vapor a la salida.
b) El trabajo específico obtenido en la turbina.
c) El flujo másico de vapor.
d) La potencia obtenida en la turbina

Re: 94.23m/s, 779.6kJ/kg, 117.1kg/s, 91.283MW (Morán 4.6 ampliado)

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Con los datos del enunciado se determinan las propiedades termodinámicas del vapor de agua a la entrada y a la salida.

Los valores del estado (2) indican que el vaporsale algo recalentado.
| Tomo, en primer lugar, los valores del volumen específico, necesarios para calcular el caudal y gasto. |

| | Obtenemos el caudal Q(m3/s) y el gasto G(kg/s) a la entrada de la turbina. |

| | Como el gasto (kg/s) a la entrada y a la salida han de ser iguales, podemos calcular el caudal y velocidad de salida. |

| | Trabajo específico (kJ/kg) y potencia dela turbina (kw). |
Problema [ 3 ]
Una turbina de vapor de agua adiabática acciona simultáneamente un compresor de aire adiabático y un generador.
A la turbina entran 25 kg/s de agua a 12.5 MPa y 500ºC y salen a 10 kPa y con una calidad o título de vapor de 0,92. Al compresor entran 10 kg/s de aire a 98 kPa y 295ºK y salen a 1 MPa y 550ºK.
a) Determine la potencia que la turbina entrega al...